单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析

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1、单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析提要　本文使用集成于CAD之上的模拟软件DeST(Designer’sSimulationToolkit),通过状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性,对北京地区典型的板式和塔式住宅建筑进行了逐时模拟计算。计算中考虑建筑外表面的阴影遮挡、建筑内部发热量、房间与外界以及房间之间的通风换气。最后得出不同朝向、体形系数、外墙传热系数时建筑的采暖耗热量与热负荷指标。通过分析这些结果，得出不同建筑参数对冬季两个采暖指标的影响，从而给出住宅建筑整体设计的相关指导性结果。对实际中可能出现的朝向、体形系数的建筑，本文则给出了耗热量和热负荷指标的变化比例。为了达到节能要

2、求，对于偏东西朝向或体形系数超出标准的建筑物，需要降低围护传热系数，加强保温性能，以满足节能住宅相关标准。　　关键词　耗热量指标热负荷指标住宅建筑一、前言　　目前，建筑能耗占国家总能耗的第一位。我国的建筑能耗约占总能耗的25%，在一些发达国家可高达30%～40%，因此建筑节能具有非同一般的意义。在建筑能耗中，使用能耗约占总能耗的80%～90%。建筑围护结构能耗是建筑使用能耗的重要组成部分，其占建筑能耗的比例随建筑类型的不同而有差异，其中住宅建筑的围护结构能耗所占比例圈套。减少住宅建筑的围护结构能耗对于建筑节能具有非同一般的意义。　　二、计算对象描述与条件设定　　　　在Dest软件中构

3、造住宅建筑，砖混结构的板式与塔式住宅，通过模拟计算得出其冬季采暖的耗热量与热负荷指标。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　板式和塔式建筑平面图及各户编号　　　　计算中使用北京地区气象数据，采暖期平均外温为-℃，低于-9℃时间为122小时，平均总辐射强度为384W/m2，平均散射辐射强度为11W/m2。采暖天数由11月12日至次年3月20日，共129天。建筑内部发热量按照《民用建筑节能设计标准》定义采暖期内住宅单位建筑面积的建筑物内部得热量为/m2。房间与外界的换气次数按照《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》中建筑外窗空气渗透性能分级规定的级水平定义，即空气渗透量为3(

4、m·h)。内部房间之间的换气次数为次。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　建筑围护结构定义　　表1类别板楼塔楼构件名称导热热阻表　　南向角度270度255度240度225度210度195度180度　6层板楼耗热量　16层板楼耗热量　6层板楼热负荷　16层板楼热负荷按照最大的幅度计算，板楼与塔楼的耗热量分别增加%和%，热负荷分别增加%和%。　　6层板楼和16层塔楼不同朝向时的耗热量指标　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2　不同朝向时势建筑物耗热量指标　　　　朝向对耗热量指标、热负荷招标的影响可总结为：　　1．建筑物朝向的变化主要为接受的太阳辐射多少的变化：　　

5、2．建筑物朝南时耗热量和热负荷最小，南向角度变化后，两指标祭同程度地增大；　　3．板楼的耗热量和热负荷受朝向影响较大，塔楼则不明显；　　4．部分房间由于所处位置的原因，会有相反的变化，但不影响整幢建筑的变化趋势。　　　　2．不同体形系数计算结果　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3　建筑物大批量指标随体形系数变化曲线　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4　建筑物热负荷指标随体形系数变化曲线　　　　体形系数对耗热量指标、热负荷指标的影响可总结为：　　　　1．随着体形系数增加，建筑的耗热量与热负荷指标分别提高；　　　　2．体形系数接近时，板式和塔式建筑耗热量基本相当，而塔式建筑的

6、热负荷明显大于板式；　　　　3．体形系数对建筑耗热量和热负荷的影响程度不同；板式建筑变化趋势更明显。　　同外墙传热系数计算结果　　　　　　　　　　　　　　　不同外墙保温厚度时的建筑耗热量与热负荷指标表36层板楼16层塔楼外墙保温厚度mm外墙传热系数W/耗热量指标W/m2热负荷指标W/m2外墙保温厚度mm外墙传热系数W/耗热量指标W/m2热负荷指标W/m20015303050507080100　　　　　　　　　建筑耗热量与热负荷指标随外墙传热系数减小比例表4外墙传热系数减小耗热量减小热负荷减小外墙传热系数减小耗热量减小热负荷减小-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-

7、%-%-%-%-%-%-%-%-%-%根据外墙、外窗、屋顶的传热系数及各自面积，可以由　　计算出整个建筑的综合传热系数K。　　　　　　　　　　　　　　　　建筑耗热量与热负荷指标随综合传热系数减小比例表6层板楼16层塔楼综合传热系数K减小耗热量减小热负荷减小综合传热系数K减小耗热量减小热负荷减小-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%-%建筑的耗热量减小比例与建筑综合传热系数K的减小比例基本一致，建筑的热负